Tilviksrannsókn: Hagræðing á legusamsetningu og sundurtöku með því að nota innleiðsluhitunartækni
Executive Summary
Þessi tilviksrannsókn skoðar hvernig framleiðslustöð Volvo Construction Equipment í Eskilstuna í Svíþjóð innleiddi innleiðsluhitakerfi til að hámarka samsetningu og sundurtökuferla legur. Umskiptin frá hefðbundnum logahitunaraðferðum yfir í nákvæma innleiðslutækni leiddi til 68% minnkunar á samsetningartíma, 42% orkusparnaðar og nánast útrýmt skemmdum á legum við uppsetningu. Verkefnið náði arðsemi á 9.3 mánuðum og bætti verulega framleiðslugæðamælingar.
Bakgrunnur
Company Profile
Volvo Construction Equipment (Volvo CE) framleiðir þunga vélaíhluti sem krefjast nákvæmrar legusamsetningar fyrir hámarksafköst og endingu. Aðstaða þeirra í Eskilstuna sérhæfir sig í gírskiptingum fyrir hjólaskóflur og liðskiptur.
Áskorun
Fyrir innleiðingu notaði Volvo CE eftirfarandi uppsetningaraðferðir:
- Gaslogahitun fyrir stór legur
- Olíuböð fyrir miðlungs legur
- Vélræn pressun fyrir smærri íhluti
Þessar aðferðir leiddu til nokkurra áskorana:
- Ósamkvæm upphitun sem leiðir til víddarbreytinga
- Öryggishætta á vinnustað vegna opins elds og heitrar olíu
- Umhverfisáhyggjur vegna olíuförgunar
- Tíðar skemmdir á legum við uppsetningu
- Langir upphitunarlotur hafa áhrif á framleiðsluflæði
Innleiðing induction hitakerfis
Kerfisval og forskriftir
Eftir að hafa metið marga söluaðila valdi Volvo CE EFD Induction MINAC 18/25 kerfi með eftirfarandi forskriftum:
Tafla 1: Framleiðsluhitakerfislýsingar
| Breytu | Specification | Skýringar |
|---|---|---|
| Gerð | MINAC 18/25 | Farsíma hitari |
| Power Output | 18 kW | Variable tíðni |
| Input Voltage | 400V, 3-fasa | Samhæft við verksmiðjuframboð |
| Tíðnisviðinu | 10-40 kHz | Sjálfkrafa fínstillt |
| Skyldahringur | 100% @ 18 kW | Stöðug rekstrargeta |
| Kælikerfi | Vatnskælt | Kælir með lokuðum hringrásum |
| Stýrisviðmót | PLC með snertiskjá | Hita- og tímastýring |
| hitastig Range | 20-350 ° C | Nákvæmnisstýring ±3°C |
| Upphitunarspólur | 5 skiptanlegir | Stærð fyrir legusvið |
| Hitastig eftirlit | Innrauður hitamælir | Snertilaus mæling |
Framkvæmd ferli
Útfærslan beindist að legum sem notaðar eru í gírkassasamsetningar með eftirfarandi eiginleikum:
Tafla 2: Legulýsingar í umsókn
| Bearing Type | Innri Þvermál (mm) | Ytra þvermál (mm) | Þyngd (kg) | Truflanir (μm) | Áskilin stækkun (mm) |
|---|---|---|---|---|---|
| Sívalur rúlla | 110 | 170 | 4.2 | 40-60 | 0.12-0.18 |
| Kúlulaga rúlla | 150 | 225 | 8.7 | 50-75 | 0.15-0.23 |
| Hyrndur samband | 85 | 130 | 2.1 | 30-45 | 0.09-0.14 |
| Tapered Roller | 120 | 180 | 5.3 | 45-65 | 0.14-0.20 |
| Deep Groove Ball | 95 | 145 | 2.8 | 25-40 | 0.08-0.12 |
Gagnaöflun og greining
Upphitunarprófílgreining
Verkfræðingar þróuðu fínstillt hitasnið fyrir hverja legugerð:
Tafla 3: Bjartsýni hitunarsnið
| Bearing Type | Markhiti (°C) | Hraði (°C/s) | Biðtími (s) | Heildarhringur (s) | Aflstilling (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| Sívalur rúlla | 120 | 4.0 | 15 | 45 | 65 |
| Kúlulaga rúlla | 130 | 3.5 | 25 | 62 | 80 |
| Hyrndur samband | 110 | 4.5 | 10 | 35 | 55 |
| Tapered Roller | 125 | 3.8 | 20 | 53 | 70 |
| Deep Groove Ball | 105 | 5.0 | 8 | 29 | 50 |
Samanburðarferlisgreining
Beinn samanburður var gerður á hefðbundnum aðferðum og framkalla hita:
Tafla 4: Niðurstöður ferlisamanburðar
| Metric | Logi hitun | Olíubað | Induction Upphitun | Framför vs Logi | Umbætur á móti olíubaði |
|---|---|---|---|---|---|
| Meðalhitunartími (mín.) | 12.5 | 18.2 | 4.0 | 68% | 78% |
| Hitastigsbreyting (°C) | ± 15 | ± 8 | ± 3 | 80% | 63% |
| Orkunotkun (kWh/lag) | 3.8 | 5.2 | 2.2 | 42% | 58% |
| Burðartjónshlutfall (%) | 4.2% | 2.1% | 0.3% | 93% | 86% |
| Vinnustundir (á 100 legur) | 25 | 30 | 12 | 52% | 60% |
| Uppsetning/skiptitími (mín.) | 35 | 45 | 8 | 77% | 82% |
Gæðaáhrifagreining
Innleiðingin bætti gæðamælingar samsetningar verulega:
Tafla 5: Gæðamælingar fyrir og eftir innleiðingu
| Gæðamælikvarði | Fyrir innleiðingu | Eftir innleiðingu | Framfarir |
|---|---|---|---|
| Frávik víddarnákvæmni (μm) | 22 | 7 | 68% |
| Bearing Runout (μm) | 18 | 6 | 67% |
| Snemma legubilanir (á 1000) | 5.8 | 1.2 | 79% |
| Endurvinnsluhlutfall samsetningar (%) | 3.2% | 0.7% | 78% |
| Ávöxtun fyrstu umferðar (%) | 94.3% | 99.1% | 5.1% |
ROI Greining
Tafla 6: Greining á fjárhagsáhrifum
| Kostnaðar/ávinningsþáttur | Árlegt virði (USD) |
|---|---|
| Fjárfesting í búnaði | $87,500 (eitt skipti) |
| Uppsetning og þjálfun | $12,300 (eitt skipti) |
| Lækkun orkukostnaðar | $18,400 |
| Vinnukostnaðarsparnaður | $42,600 |
| Minnkað rusl/endurvinnsla | $31,200 |
| Viðhaldskostnaður | $4,800 |
| Nettó árleg bætur | $87,400 |
| Endurgreiðslutímabil | 9.3 mánuðum |
| 5 árs arðsemi | 432% |
Tæknilegar útfærsluupplýsingar
Fínstilling á spóluhönnun
Sérsniðnar spólur voru hannaðar fyrir mismunandi legufjölskyldur:
Tafla 7: Hönnunarforskriftir spólu
| Spólutegund | Innri Þvermál (mm) | Lengd (mm) | Skrúfjárn | Vírmál (mm) | Marklagssvið (mm) |
|---|---|---|---|---|---|
| Type A | 180 | 50 | 6 | 8 | 140-190 OD |
| Flokkur B | 230 | 60 | 8 | 10 | 190-240 OD |
| Type C | 140 | 40 | 5 | 6 | 110-150 OD |
| Tegund D | 290 | 75 | 10 | 12 | 240-300 OD |
| Alhliða (stillanleg) | 180-320 | 60 | 8 | 10 | Neyðartilvik/sérgrein |
Hitastýringarfæribreytur
Kerfið notaði háþróaða hitastýringaralgrím:
Tafla 8: Hitastýringarfæribreytur
| Control Parameter | Stilling | virka |
|---|---|---|
| PID hlutfallsband | 12% | Viðbragðsnæmi |
| PID Integral Time | 0.8s | Hlutfall villuleiðréttinga |
| PID Afleiðutími | 0.15s | Viðbrögð við breytingum |
| Afltakmörkun | 85% | Kemur í veg fyrir ofhitnun |
| Sýnatökuhlutfall hitastigs | 10 Hz | Mælingartíðni |
| Pyrometer fjarlægð | 150mm | Ákjósanleg mælistaða |
| Losunarstilling | 0.82 | Kvörðuð fyrir burðarstál |
| Viðvörunarþröskuldur hitastigs | + 15 ° C | Yfirhita vernd |
| Stjórna nákvæmni | ± 3 ° C | Innan rekstrarsviðs |
Fínstilling á ferli í sundur
Kerfið var einnig notað til að fjarlægja lega með þessum breytum:
Tafla 9: Færibreytur sundurliðunarferlis
| Bearing Type | Markhiti (°C) | Hringtími (s) | Aflstilling (%) | Sérstök verkfæri nauðsynleg |
|---|---|---|---|---|
| Sívalur rúlla | 130 | 50 | 75 | Útdráttarplata |
| Kúlulaga rúlla | 140 | 70 | 85 | Vökvatæki |
| Hyrndur samband | 120 | 40 | 65 | Venjulegur dráttarvél |
| Tapered Roller | 135 | 60 | 80 | Mjókkandi millistykki |
| Deep Groove Ball | 115 | 35 | 60 | Venjulegur dráttarvél |
Lærdómur og bestu starfsvenjur
- Hitastig eftirlit: Snertilaus innrauð mæling reyndust áreiðanlegri en snertihitahólf.
- Spóluhönnun: Bearsértækar spólur bættu skilvirkni en alhliða hönnun.
- Þjálfun rekstraraðila: Alhliða þjálfun dró úr ferlibreytingum um 67%.
- efni Meðhöndlun: Sérsniðin innrétting minnkaði meðhöndlun legur og bætt öryggi.
- Process Documentation: Ítarlegar vinnuleiðbeiningar með sjónrænum leiðbeiningum bættu samræmi.
Niðurstaða
Framkvæmdin á framkallahitunartækni í Eskilstuna verksmiðju Volvo CE umbreyttu samsetningar- og sundunarferlum þeirra. Nákvæm hitastýring, styttri lotutímar og aukið öryggi leiddi til umtalsverðra gæðabóta og kostnaðarsparnaðar. Tæknin hefur síðan verið notuð á mörgum Volvo CE stöðvum um allan heim, með svipuðum jákvæðum árangri.
Gögnin sýna greinilega fram á að innleiðsluhitunartækni býður upp á yfirburða afköst fyrir uppsetningu og fjarlægingu legur samanborið við hefðbundnar aðferðir, með mælanlegum framförum í ferlistýringu, orkunýtni og vörugæðum.